WO2013051140A1 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

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WO2013051140A1
WO2013051140A1 PCT/JP2011/073137 JP2011073137W WO2013051140A1 WO 2013051140 A1 WO2013051140 A1 WO 2013051140A1 JP 2011073137 W JP2011073137 W JP 2011073137W WO 2013051140 A1 WO2013051140 A1 WO 2013051140A1
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soc
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threshold temperature
battery
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敬次 滝澤
知彦 宮本
周平 松坂
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トヨタ自動車株式会社
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    • B60K6/00Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
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    • B60K6/42Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
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    • Y10S903/903Prime movers comprising electrical and internal combustion motors having energy storing means, e.g. battery, capacitor
    • Y10S903/93Conjoint control of different elements

Definitions

  • the present invention relates to a control device for a hybrid vehicle.
  • a hybrid vehicle that travels with the power of at least one of an engine and a motor is known.
  • the amount of charge or the state of charge (SC) of a battery that supplies power to the motor is controlled to be within a predetermined range.
  • SC state of charge
  • Patent Document 1 discloses a hybrid drive device that performs load limit control for limiting a load applied to a motor when the temperature of the motor exceeds a predetermined temperature. It is disclosed that a means for detecting a traction state is provided, and a load restriction start temperature is determined based on the detected loading state or traction state. Specifically, when the vehicle is in the traction state and the running resistance is larger than the non-traction state, the load limit start temperature is determined to be lower than the temperature in the non-traction state. When the traction amount is large, the load limit start temperature is determined to be lower than when the traction amount is small.
  • the heat generation limit temperature which is the limit temperature that the motor can withstand
  • the temperature rise rate increases.
  • the temperature can be maintained within the exothermic limit temperature.
  • the power from the home power source is generated efficiently by an electric power company or the like. Therefore, it is desirable to preferentially and fully utilize the battery power.
  • An object of the present invention is to provide a control device that can increase the distance that can be traveled only by the power of a motor in a hybrid vehicle that travels by the power of at least one of an engine and a motor.
  • the present invention is a control device for a hybrid vehicle including an engine and a motor, wherein the vehicle includes a mode for traveling in a state in which the motor load is limited when the temperature of the motor exceeds a threshold temperature, as the travel mode,
  • the vehicle includes a battery that supplies electric power to the motor via an inverter, and changes a voltage that the battery supplies to the motor according to a charge state of the battery.
  • the vehicle supplies a relatively higher voltage to the motor when the amount of charge of the battery that supplies power to the motor is larger than when the amount of charge of the battery is small. Change so that becomes smaller.
  • the vehicle changes the voltage and also changes the threshold temperature at which the motor load is limited.
  • the vehicle is changed so that the voltage is decreased and the threshold temperature is increased.
  • the distance that can be traveled only by the power of the motor can be increased more than ever, and the fuel efficiency is improved.
  • FIG. 1 shows a system configuration diagram of a hybrid vehicle 10 in the present embodiment.
  • the hybrid vehicle 10 is, for example, a plug-in hybrid vehicle.
  • the vehicle 10 is a vehicle that travels with at least one of the power of the engine 100 and the second motor generator MG (2) 300B, and a traveling battery 310 that supplies power to the MG (2) 300B or the like is used as a household power source or the like. Charging is possible with electric power from an AC power supply 19 outside the vehicle.
  • Vehicle 10 includes engine 100, MG (2) 300B, travel battery 310, power split mechanism 200, speed reducer 14, inverter 330, boost converter 320, engine ECU 406, MGECU 402, HVECU 404, and the like.
  • the power split mechanism 200 distributes the power generated by the engine 100 to the output shaft 212 and the first motor generator MG (1) 300A.
  • engine 100, MG (1) 300A, and MG (2) 300B are connected via power split mechanism 200, each rotational speed of engine 100, MG (1) 300A, and MG (2) 300B is either Once the two rotational speeds are determined, the remaining rotational speed is also determined.
  • the reducer 14 transmits the power generated by the engine 100, MG (1) 300A, MG (2) 300B to the drive wheels 12, or drives the drive wheels 12 to the engine 100, MG (1) 300A, MG (2 ) Transmit to 300B.
  • the inverter 330 mutually converts the direct current of the traveling battery 310 and the alternating current of the MG (1) 300A and the MG (2) 300B.
  • the step-up converter 320 converts the voltage between the traveling battery 310 and the inverter 330.
  • Engine ECU 406 controls the operating state of engine 100.
  • the MGECU 402 controls the charge / discharge states of the MG (1) 300A, the MG (2) 300B, the inverter 330, and the traveling battery 310 according to the ten states of the vehicle.
  • the HVECU 404 controls and controls the engine ECU 406 and the MGECU 402 to control the entire system so that the vehicle 10 can travel most efficiently.
  • Engine ECU 406, MGECU 402, and HVECU 404 are not separate components, and may be integrated into one ECU. In the figure, these three ECUs are shown to be integrated into one ECU 400.
  • the ECU 400 includes a vehicle speed sensor, an accelerator opening sensor, a throttle opening sensor, an MG (1) rotation speed sensor, an MG (2) rotation speed sensor, an engine rotation speed sensor, an MG (1) temperature sensor, and an MG (2) temperature.
  • a signal from a sensor and a monitoring unit 340 that monitors the state of the battery for traveling is supplied.
  • ECU MG (1) 300A or MG (2) 300B functions as a motor
  • ECU 400 boosts DC power from battery 310 for traveling by boost converter 320 and then converts it to AC power by inverter 330 to convert MG (1 ) 300A and MG (2) 300B.
  • the ECU 400 when charging the traveling battery 310, the ECU 400 generates power with the MG (1) 300 ⁇ / b> A using the power of the engine 100 transmitted via the power split mechanism 200, or is transmitted via the speed reducer 14. Electricity is generated by MG (2) 300B by the running energy of the vehicle. ECU 400 converts AC power generated by MG (1) 300 ⁇ / b> A or MG (2) 300 ⁇ / b> B into DC power by inverter 330, steps down voltage by boost converter 320, and supplies it to traveling battery 310. Of course, the ECU 400 can also charge the traveling battery 310 by converting the alternating current power from the alternating current power source 19 into direct current power by the charging device 11 and supplying it to the traveling battery 310.
  • the vehicle 10 has, as a travel mode, a mode that preferentially travels using the power of the MG (2) 300B (EV travel) without using the power of the engine 100, and both the engine 100 and the MG (2) 300B. It has a mode for running using power (HV running). In the mode in which the EV traveling is preferentially performed, the power consumption of the traveling battery 310 is prioritized rather than maintained, and the ECU 400 monitors the SOC of the traveling battery 310 as a basic control and travels. Until the motor temperature detected by the MG (2) temperature sensor reaches the threshold temperature, this EV running mode is maintained, and the motor temperature reaches the threshold temperature.
  • HV running mode for running using power
  • the EV traveling mode is canceled and the control shifts to the control for limiting the load of MG (2) 300B. If the state of charge (SOC) of the traveling battery 310 is less than a certain value, the vehicle shifts to HV traveling.
  • SOC state of charge
  • the vehicle 10 further converts the power from the AC power supply 19 supplied via the connector 13 and the connector 13 for connecting the paddle 15 connected to the AC power supply 19 into direct current and supplies it to the traveling battery 310.
  • the charging device 11 is provided. Charging device 11 controls the amount of electric power charged in battery for traveling 310 according to a control signal from HVECU 404.
  • FIG. 2 shows a block diagram of the ECU 400.
  • the ECU 400 includes an input interface I / F 410, a calculation unit (processor) 420, a memory 430, and an output interface I / F 440.
  • processor calculation unit
  • the input interface I / F 410 includes a vehicle speed sensor, an accelerator opening sensor, a throttle opening sensor, an MG (1) rotation speed sensor, an MG (2) rotation speed sensor, an engine rotation speed sensor, and an MG (1).
  • a signal is supplied from the temperature sensor, the MG (2) temperature sensor, and the monitoring unit 340 that monitors the state of the battery for traveling.
  • the motor temperature T of MG (2) detected by the MG (2) temperature sensor and the state of charge (SOC) of the traveling battery 310 are shown.
  • the calculation unit 420 includes a comparison unit, a system voltage / threshold temperature setting unit, an EV traveling control unit, and a load limiting unit as functional blocks.
  • the comparison unit compares the detected motor temperature of MG (2) 300B with a threshold temperature to determine whether the motor temperature T has exceeded the threshold temperature Tth.
  • the comparison unit compares the detected SOC of the traveling battery 310 with a predetermined threshold SOC (SOC1).
  • SOC1 predetermined threshold SOC
  • the system voltage / threshold temperature setting unit sets the system voltage V and the threshold temperature Tth in accordance with the SOC of the traveling battery 310.
  • the system voltage / threshold temperature setting unit accesses the memory 430, and based on a predetermined relationship among the SOC, the system voltage, and the threshold temperature Tth stored in the memory 430, the system voltage V and the threshold temperature. Set Tth.
  • the EV traveling control unit controls driving of the MG (2) 300B and the engine 100 in order to control the traveling of the vehicle 10 in the EV traveling mode.
  • the load limiting unit performs various controls for limiting the load on the MG (2) 300B based on the comparison result in the comparison unit. Specifically, the load limiting unit limits the load of MG (2) when the comparison unit determines that the motor temperature T exceeds the threshold temperature Tth, and the motor temperature T does not exceed the threshold temperature Tth. In this case, the EV traveling mode is maintained without limiting the load of MG (2).
  • the output interface I / F 440 outputs the processing result in the calculation unit 420 as a control command.
  • the memory 430 stores in advance the relationship among the SOC of the traveling battery 310, the system voltage V, and the threshold temperature Tth.
  • FIG. 3 shows the relationship between the SOC of the traveling battery 310 and the system voltage.
  • the SOC is expressed as a percentage where the fully charged state is 100.
  • the system voltage is a voltage of a DC voltage that is a source of AC power supplied from the traveling battery 310 to the MG (2) 300B, and is applied to the inverter 330 after being boosted by the boost converter 320, that is, the inverter 330. DC voltage.
  • the system voltage value is determined by the boost ratio in boost converter 320.
  • the system voltage V is V1 if the SOC is less than or equal to SOC1, and if the SOC is between SOC1 and SOC2 (SOC1 ⁇ SOC2), the system voltage V decreases according to the SOC, and the SOC is If it is SOC2 or higher, the system voltage V is V2.
  • the reason why the system voltage V is lowered according to the SOC is as follows. In other words, if the SOC of traveling battery 310 is equal to or greater than a certain value SOC1, there is a margin in the amount of power stored in traveling battery 310, so that the amount of power stored in traveling battery 310 is consumed as much as possible to reduce MG (2) 300B.
  • the EV travel mode should be increased by driving as a motor and maintaining the EV travel mode that travels only with the power of MG (2) 300B. On the other hand, even if there is a margin in the amount of power stored in battery 310 for traveling, if the motor temperature of MG (2) 300B increases and exceeds the threshold temperature, malfunctions and damage to MG (2) 300B are prevented.
  • the reason why the motor temperature of the MG (2) 30B is increased is that the surge voltage causes a discharge between the motor coils, resulting in a loss of insulation and a short circuit. This is because the phenomenon depends on temperature, and discharge starts at a lower surge voltage when the temperature is high. Therefore, conversely, even when the motor temperature is high, if the surge voltage is sufficiently low, no discharge occurs between the coils.
  • the boost ratio of the boost converter 320 is changed and the voltage is boosted. The system voltage V may be lowered.
  • the surge voltage is reduced by reducing the system voltage V from V1, and MG (2) This prevents discharge from occurring between the 300B coils.
  • the surge voltage is lowered and discharge between the coils is prevented, so that the allowable range of the motor temperature is increased accordingly. This is because even if the motor temperature is high, discharge does not occur if the surge voltage is sufficiently low.
  • the threshold temperature of the motor temperature that is, the threshold temperature for limiting the load from the EV running mode is shifted to a higher temperature side. It means getting.
  • FIG. 4 shows the relationship between the SOC of the traveling battery 310 and the threshold temperature Tth.
  • the threshold temperature Tth is T2 when the SOC is equal to or lower than SOC1, but when the SOC exceeds SOC1, the threshold temperature Tth is sequentially increased.
  • the threshold temperature Tth is set to T1.
  • FIG. 5 shows an example of a table that defines the relationship among the SOC, the system voltage, and the threshold temperature.
  • a corresponding system voltage and threshold temperature are defined.
  • the SOC is x (%)
  • the system voltage is Vx (V)
  • the threshold temperature is Tx (° C.)
  • the SOC is y (%)
  • the system voltage is Vy (V)
  • the threshold temperature is Ty (° C.) or the like.
  • the SOC is 50%
  • the system voltage is 650 V and the threshold temperature is 180 degrees
  • the SOC 70%
  • the system voltage is 500 V and the threshold temperature is 220 ° C.
  • the memory 430 stores the relationship among the SOC, the system voltage, and the threshold temperature as a function as shown in FIGS. 3 and 4 or as a table as shown in FIG.
  • calculation unit 420 in ECU 400 outputs a control command for switching between the EV travel mode and the load limit using such a relationship stored in memory 430.
  • FIG. 6 shows a processing flowchart of the ECU 400 in the present embodiment.
  • ECU 400 sets a default threshold temperature Tth (S10).
  • the default threshold temperature Tth is preferably set according to the default system voltage. For example, when the default system voltage is 650 V, the default threshold temperature Tth is 180 ° C.
  • the ECU 400 acquires the motor temperature T of the MG (2) 300B (S11).
  • the ECU 400 After acquiring the motor temperature T, the ECU 400 compares the acquired motor temperature T with the threshold temperature Tth (S12).
  • T> Tth that is, if the motor temperature of MG (2) 300B has not yet exceeded the threshold temperature Tth
  • ECU 400 maintains the EV traveling mode in which the vehicle travels only with the power of MG (2) 300B. Control accordingly (S13).
  • T> Tth that is, if the motor temperature of MG (2) 300B exceeds the threshold temperature Tth
  • ECU 400 acquires the SOC of traveling battery 310 (S14), and the acquired SOC And the threshold SOC, that is, SOC1 are compared (S15).
  • the threshold SOC can be set at the same time when the threshold temperature Tth is set in S10, for example.
  • SOC1 as the threshold SOC is, for example, 50%.
  • the motor temperature T of the MG (2) 300B is set to the threshold value as a rule, assuming that there is no allowance in the charged amount of the traveling battery 310. Due to the fact that the temperature Tth has been exceeded, the EV travel control is shifted to the load limit control (S16).
  • the load limit control the load of the MG (2) 300B is limited and the power of the engine 100 is used in addition to the MG (2) 300B.
  • the present invention is not necessarily limited to this. For example, it may be accompanied by a change in the reduction ratio in the reducer 14 or a change in engine torque.
  • ECU 400 determines that there is a margin of the charged amount of traveling battery 310, and system voltage and The threshold temperature is reset from the default value (S17). Specifically, ECU 400 resets the system voltage and the threshold temperature corresponding to the SOC acquired in S14 using the relationship among the SOC, the system voltage, and the threshold temperature stored in advance in memory 430. The reset system voltage is lower than the default system voltage, and the reset threshold temperature is higher than the default threshold temperature. Assuming that the default system voltage and threshold temperature are Vo and Ttho, respectively, and the reset system voltage and threshold temperature are Vr and Tthr, respectively, Vo> Vr and Ttho ⁇ Tthr.
  • the ECU 400 After resetting the system voltage and threshold temperature, the ECU 400 repeats the processes after S10 again. However, since the threshold temperature Tth is reset in S17, the threshold temperature Tthr reset in S17 is used as the threshold temperature Tth in S10. When the threshold temperature is reset in S17, it is determined whether or not T> Tthr in S12. Therefore, even if the motor temperature of MG (2) 300B is high, the chance of maintaining EV traveling control is increased. Will do. That is, even if the motor temperature T of MG (2) 300B exceeds Tth0, EV traveling control is maintained unless Tthr is exceeded.
  • the system voltage is decreased even if the temperature of the traveling motor exceeds the default threshold temperature.
  • the travel distance in the EV travel mode can be increased, and the fuel consumption can be improved.
  • energy efficiency can be improved by storing efficiently generated electric power in the traveling battery 310 and maintaining EV traveling using the efficiently generated electric power as much as possible. it can.
  • FIG. 7 shows another relationship between the SOC and the system voltage
  • FIG. 8 shows another relationship between the SOC and the threshold temperature.
  • the system voltage V is V1 when the SOC is a certain value SOC1 or less. However, when the SOC exceeds SOC1, the system voltage V is set to V2 lower than V1.
  • the threshold temperature Tth is T2 when the SOC is below a certain value SOC1, but when the SOC exceeds SOC1, the threshold temperature Tth is set to T1 higher than T2. That is, the system voltage and the threshold temperature may change discontinuously or stepwise depending on the SOC.
  • the SOC of the traveling battery 310 is acquired when the motor temperature T exceeds the threshold temperature Tth (S14), but the SOC of the traveling battery 310 is constant. Therefore, in S14, the SOC monitored at a constant control cycle may be used as it is. That is, in S14, the acquisition of the SOC is not always limited to a case where YES is determined in S12. The same applies to S15.
  • the system voltage and the threshold temperature are set according to the SOC of the traveling battery 310 (S17).
  • This process can be executed not only when the motor temperature T exceeds the threshold temperature Tth but also when the motor temperature T reaches the vicinity of the threshold temperature Tth.
  • the system voltage is changed low in advance and the threshold temperature Tth is changed higher. It will be. That is, in the present embodiment, as shown in FIG. 6, when the motor temperature T exceeds the threshold temperature Tth and the SOC of the traveling battery 310 exceeds SOC1, the system voltage and the threshold temperature are changed and set.
  • the system voltage and the threshold temperature are changed and set. Is also possible.
  • the system voltage and the threshold temperature are set according to the SOC of the traveling battery 310 (S17).
  • the system voltage may be set according to the atmospheric pressure or altitude around the MG (2) 300B. Specifically, the system voltage is set relatively low as the altitude increases or the atmospheric pressure decreases, and the system voltage set according to the altitude or atmospheric pressure is further changed according to the SOC.
  • a technique for changing the system voltage according to the altitude or the atmospheric pressure is known, but the MG (2) 300B malfunction can be obtained by further changing the system voltage set according to the altitude or the atmospheric pressure in accordance with the SOC.
  • the system voltage is reduced and MG (2) 300B
  • the power of the electric pump for cooling by supplying cooling oil may be increased to cool the MG (2) 300B more powerfully.

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Abstract

 モータのみで走行するモードと、モータとエンジンを併用するモードを備えるハイブリッド車両の制御装置。ECU(400)は、MG(2)300Bのモータ温度が閾温度を超えた場合に、MG(2)300Bのみによる走行モードからMG(2)300Bの負荷を制限する走行モードに移行する。ECU(400)は、走行用バッテリ310の充電状態が閾値を超えている場合には、MG(2)300Bを駆動するためのシステム電圧を低く変更するとともに、閾温度を高く変更してMG(2)300Bのみによる走行モードを維持するように制御する。

Description

ハイブリッド車両の制御装置
 本発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関する。
 エンジンとモータの少なくとも一方の動力により走行するハイブリッド車両が公知である。ハイブリッド車両では、モータに電力を供給するバッテリの蓄電量あるいは充電状態(SC)が所定範囲内となるように制御される。バッテリのSOCが所定範囲の下限値以下ではエンジンを強制的に駆動し、エンジンの駆動力を用いて発電した電力でバッテリを充電し、バッテリのSOCを回復する。
 他方、ハイブリッド車両では、燃費を向上させるためにモータのみで走行できる距離を可能な限り増大させることが要求されているが、モータの温度が所定の許容温度を超えた場合には、モータの性能低下を防止するために、モータの負荷を制限するように制御する技術が知られている。
 下記の特許文献1には、モータの温度が所定の温度を超えた場合に、モータに印加される負荷を制限する負荷制限制御を実施するハイブリッド駆動装置が開示されており、車両の積載状態もしくは牽引状態を検出する手段を備え、検出された積載状態もしくは牽引状態に基づいて負荷制限開始温度を決定することが開示されている。具体的には、牽引状態にあり走行抵抗が非牽引状態より大きい場合に、負荷制限開始温度を非牽引状態における温度よりも低い側に決定する。また、牽引量が大きい場合は、牽引量が小さい場合よりもさらに負荷制限開始温度を低い側に決定する。これにより、モータとしてその耐え得る限界温度である発熱限界温度が決まっている状況においても、積載量が多いあるいは牽引状態に伴って走行抵抗が増加し、温度上昇率が上昇した場合でも、モータの温度を発熱限界温度内に維持できる。
 また、下記の特許文献2には、プラグインハイブリッド車両において、モータの動力のみで走行を優先的に行うCD(Charge Depletting mode)からエンジン及びモータの動力を用いて走行するCS(Charge Sustain mode)へ移行する時のエミッション浄化性能をユーザに違和感を与えることなく確保する車両の制御装置が開示されている。
特開2009-255916号公報 特開2011-51395号公報
 ところで、モータの温度が所定の温度を超えた場合に、モータに印加される負荷を制限する負荷制限制御を実施することは、モータを保護する上で有効な技術であるが、一律にモータの負荷を制限してしまうと、モータのみで走行する距離が結果として短くなってしまう問題がある。例えば、モータに電力を供給するバッテリのSOCが十分高い場合、バッテリからモータへ供給する電力の余裕はあるものの、モータの温度が所定の温度に達してしまうと負荷制限制御に移行してしまい、本来、バッテリの電力を十分活用できるにもかかわらずモータ側の事情でモータの動力のみによる走行を維持することができなくなり、バッテリの電力を有効活用できない問題がある。
 特に、バッテリを家庭用電源等の車両外部の電源からの電力で充電することが可能なプラグインハイブリッド車両では、家庭用電源からの電力は電力会社等により効率的に発電されたものであるから、バッテリの電力を優先的かつ十分に活用することが望まれる。
 本発明の目的は、エンジンとモータの少なくとも一方の動力により走行するハイブリッド車両において、モータの動力のみで走行できる距離を今まで以上に増大し得る制御装置を提供することにある。
 本発明は、エンジン及びモータを備えるハイブリッド車両の制御装置であって、前記車両は、走行モードとして、モータの温度が閾温度を超える場合にモータ負荷を制限した状態で走行するモードを備え、前記車両は、インバータを介して前記モータに電力を供給するバッテリを備え、前記バッテリの充電状態に応じて、前記バッテリが前記モータに供給する電圧を変更することを特徴とする。
 本発明の1つの実施形態では、前記車両は、前記モータに電力を供給する前記バッテリの充電量が大きい場合に、前記バッテリの充電量が小さい場合に比べ、相対的に前記モータへ供給する電圧が小さくなるように変更する。
 また、本発明の他の実施形態では、前記車両は、前記電圧を変更するとともに、モータ負荷を制限した状態で走行する閾温度も変更する。
 また、本発明の他の実施形態では、前記車両は、前記電圧が小さくなるように変更するとともに、前記閾温度が高くなるように変更する。
 本発明によれば、エンジンとモータの少なくとも一方の動力により走行するハイブリッド車両において、モータの動力のみで走行できる距離を今まで以上に増大することができ、燃費が向上する。
実施形態のシステム構成図である。 ECUの構成ブロック図である。 SOCとシステム電圧の関係を示すグラフ図である。 SOCと閾温度の関係を示すグラフ図である。 SOCとシステム電圧と閾温度の関係を示すテーブル説明図である。 実施形態の処理フローチャートである。 SOCとシステム電圧の他の関係を示すグラフ図である。 SOCと閾温度の他の関係を示すグラフ図である。
 以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
 図1に、本実施形態におけるハイブリッド車両10のシステム構成図を示す。ハイブリッド車両10は、例えばプラグインハイブリッド車両である。車両10は、エンジン100及び第2モータジェネレータMG(2)300Bの少なくともいずれかの動力で走行する車両であり、MG(2)300B等に電力を供給する走行用バッテリ310を家庭用電源等の車両外部の交流電源19からの電力で充電可能である。
 車両10は、エンジン100、MG(2)300B、走行用バッテリ310に加え、動力分割機構200、減速機14、インバータ330、昇圧コンバータ320、エンジンECU406、MGECU402、HVECU404等を備える。
 動力分割機構200は、エンジン100が発生する動力を出力軸212と第1モータジェネレータMG(1)300Aに分配する。エンジン100、MG(1)300A及びMG(2)300Bが動力分割機構200を介して連結されることで、エンジン100、MG(1)300A及びMG(2)300Bの各回転速度は、いずれか2つの回転速度が決定されると残りの回転速度も決定される。
 減速機14は、エンジン100、MG(1)300A、MG(2)300Bで発生した動力を駆動輪12に伝達し、あるいは駆動輪12の駆動をエンジン100やMG(1)300A、MG(2)300Bに伝達する。
 インバータ330は、走行用バッテリ310の直流とMG(1)300A,MG(2)300Bの交流とを相互に変換する。
 昇圧コンバータ320は、走行用バッテリ310とインバータ330との間で電圧変換する。
 エンジンECU406は、エンジン100の動作状態を制御する。MGECU402は、車両の10の状態に応じてMG(1)300A、MG(2)300B、インバータ330及び走行用バッテリ310の充放電状態を制御する。HVECU404は、エンジンECU406及びMGECU402を相互に管理制御して、車両10が最も効率的に走行できるようにシステム全体を制御する。エンジンECU406、MGECU402及びHVECU404は別個の構成ではなく、1つのECUに統合されていてもよい。図において、これら3つのECUは、一つのECU400に統合されることを示す。
 ECU400には、車速センサ、アクセル開度センサ、スロットル開度センサ、MG(1)回転速度センサ、MG(2)回転速度センサ、エンジン回転数センサ、MG(1)温度センサ、MG(2)温度センサ、及び走行用バッテリの状態を監視する監視ユニット340からの信号が供給される。ECU400は、MG(1)300AあるいはMG(2)300Bをモータとして機能させる場合、走行用バッテリ310からの直流電力を昇圧コンバータ320で昇圧した後、インバータ330で交流電力に変換してMG(1)300A及びMG(2)300Bに供給する。また、ECU400は、走行用バッテリ310を充電する際には、動力分割機構200を介して伝達されるエンジン100の動力によりMG(1)300Aで発電させ、あるいは減速機14を介して伝達される車両の走行エネルギによりMG(2)300Bで発電させる。ECU400は、MG(1)300AあるいはMG(2)300Bで発電した交流電力を、インバータ330で直流電力に変換し、昇圧コンバータ320で降圧して走行用バッテリ310に供給する。もちろん、ECU400は、交流電源19からの交流電力を充電装置11で直流電力に変換して走行用バッテリ310に供給することにより走行用バッテリ310を充電することもできる。
 車両10は、走行モードとして、エンジン100の動力を用いずにMG(2)300Bの動力を用いた走行(EV走行)を優先的に行うモードと、エンジン100とMG(2)300Bの双方の動力を用いた走行(HV走行)を行うモードを有する。EV走行を優先的に行うモードでは、走行用バッテリ310の電力を維持するよりも消費することを優先するモードであり、ECU400は、基本的制御として、走行用バッテリ310のSOCを監視し、走行用バッテリ310の充電状態(SOC)が一定値以上あり、かつ、MG(2)温度センサで検出されるモータ温度が閾温度に達するまではこのEV走行モードを維持し、モータ温度が閾温度を超えるとEV走行モードを解除してMG(2)300Bの負荷を制限する制御に移行する。走行用バッテリ310の充電状態(SOC)が一定値未満であれば、HV走行に移行する。
 車両10は、さらに、交流電源19に接続されたパドル15を接続するためのコネクタ13と、コネクタ13を介して供給された交流電源19からの電力を直流に変換して走行用バッテリ310へ供給する充電装置11を備える。充電装置11は、HVECU404からの制御信号に応じて走行用バッテリ310に充電される電力量を制御する。
 図2に、ECU400の構成ブロック図を示す。ECU400は、入力インタフェースI/F410、演算部(プロセッサ)420、メモリ430、及び出力インタフェースI/F440を備える。
 入力インタフェースI/F410には、上述した通り、車速センサ、アクセル開度センサ、スロットル開度センサ、MG(1)回転速度センサ、MG(2)回転速度センサ、エンジン回転数センサ、MG(1)温度センサ、MG(2)温度センサ、及び走行用バッテリの状態を監視する監視ユニット340からの信号が供給される。図では、これらのうち、MG(2)温度センサで検出されたMG(2)のモータ温度Tと、走行用バッテリ310の充電状態(SOC)のみを示す。
 演算部420は、機能ブロックとして、比較部、システム電圧・閾温度設定部、EV走行制御部及び負荷制限部を備える。比較部は、第1の機能として、検出されたMG(2)300Bのモータ温度を閾温度と大小比較してモータ温度Tが閾温度Tthを超えたか否かを判定する。また、比較部は、第2の機能として、検出された走行用バッテリ310のSOCを所定の閾SOC(SOC1)と大小比較する。システム電圧・閾温度設定部は、走行用バッテリ310のSOCに応じてシステム電圧V及び閾温度Tthを設定する。具体的には、システム電圧・閾温度設定部は、メモリ430にアクセスし、メモリ430に記憶されたSOCとシステム電圧と閾温度Tthとの間の所定の関係に基づいてシステム電圧V及び閾温度Tthを設定する。EV走行制御部は、EV走行モードで車両10を走行制御すべく、MG(2)300Bやエンジン100の駆動を制御する。負荷制限部は、比較部での比較結果に基づき、MG(2)300Bの負荷を制限する各種制御を行う。具体的には、負荷制限部は、比較部でモータ温度Tが閾温度Tthを超えたと判定された場合に、MG(2)の負荷を制限し、モータ温度Tが閾温度Tthを超えていない場合に、MG(2)の負荷を制限することなくEV走行モードを維持する。
 出力インタフェースI/F440は、演算部420での処理結果を制御指令として出力する。
 メモリ430は、上述したように、走行用バッテリ310のSOCとシステム電圧Vと閾温度Tthとの関係を予め記憶する。
 図3に、走行用バッテリ310のSOCとシステム電圧との関係を示す。SOCは、満充電状態を100とする百分率で示される。システム電圧は、走行用バッテリ310からMG(2)300Bに供給される交流電力の元となる直流電圧の電圧であり、昇圧コンバータ320で昇圧された後の直流電圧、すなわちインバータ330に印加される直流電圧である。システム電圧値は、昇圧コンバータ320での昇圧比により決定される。
 図に示されるように、SOCがSOC1以下であればシステム電圧VはV1であり、SOCがSOC1とSOC2(SOC1<SOC2)の間であればSOCに応じてシステム電圧Vは減少し、SOCがSOC2以上であればシステム電圧VはV2となる。ここで、V1>V2である。このように、SOCがある値SOC1より大きい場合には、SOCが大きくなるに従ってシステム電圧Vは順次小さくなるように設定される。SOC1,SOC2は任意であるが、例えばSOC1=50%、SOC2=70%に設定される。また、V1,V2も任意であるが、例えばV1=650V、V2=500Vに設定される。
 SOCに応じてシステム電圧Vを低下させる理由は以下の通りである。すなわち、走行用バッテリ310のSOCがある値SOC1以上であれば、走行用バッテリ310の蓄電量に余裕があるため、可能な限り走行用バッテリ310の蓄電量を消費してMG(2)300Bをモータとして駆動し、MG(2)300Bの動力のみで走行するEV走行モードを維持してEV走行モードによる走行距離を増大させるべきである。他方、たとえ走行用バッテリ310の蓄電量に余裕があったとしても、MG(2)300Bのモータ温度が高くなり、閾温度を超えてしまうと、MG(2)300Bの不具合や損傷を防止するために、MG(2)300Bの負荷を制限する負荷制限制御に移行せざるを得なくなる。ところで、MG(2)30Bのモータ温度が高くなると破損してしまうのは、サージ電圧によりモータのコイル間で放電が発生し、その結果、絶縁性が損なわれ短絡してしまうからであり、この現象には温度依存性があって温度が高い場合により低いサージ電圧で放電が開始されてしまうからである。従って、逆に、モータ温度が高い場合においても、十分にサージ電圧が低ければコイル間で放電が発生することはなく、サージ電圧を低くするには昇圧コンバータ320の昇圧比を変化させて昇圧後のシステム電圧Vを低くすればよい。本実施形態では、このような原理により、SOCがある値SOC1以上であって蓄電量に余裕がある場合には、システム電圧VをV1から低下させることでサージ電圧を低下させ、MG(2)300Bのコイル間で放電が生じるのを防止する。
 このように、SOCに応じてシステム電圧Vを低下させることで、サージ電圧を低下させ、コイル間での放電を防止するため、その分だけモータの温度の許容範囲が増大することになる。モータの温度が高くても、サージ電圧が十分低ければ放電は生じないからであり、このことはモータ温度の閾温度、すなわちEV走行モードから負荷制限するための閾温度をより高温側にシフトさせ得ることを意味する。
 図4に、走行用バッテリ310のSOCと閾温度Tthと関係を示す。SOCがSOC1以下では閾温度TthはT2であるが、SOCがSOC1を超える場合には閾温度Tthを順次増大させ、SOCがSOC2以上では閾温度TthをT1に設定する。ここで、T1>T2である。閾温度Tthを高く設定することで、たとえMG(2)300Bのモータ温度が高くなっても、閾温度Tthを超えることはなく、その分だけ負荷制限制御に移行することなくEV走行モードを維持することができる。
 なお、図3、図4では、SOCとシステム電圧の関係、及びSOCと閾温度との関係を関数として規定しているが、もちろんこれらの関係をテーブルとして規定することもできる。
 図5には、SOCとシステム電圧と閾温度との関係を規定するテーブルの一例を示す。SOC毎に、対応するシステム電圧及び閾温度が規定される。例えば、SOCがx(%)の場合には、システム電圧はVx(V)、閾温度はTx(℃)であり、SOCがy(%)の場合には、システム電圧はVy(V)、閾温度はTy(℃)等である。具体的には、SOCが50%の場合には、システム電圧は650V、閾温度は180度であり、SOCが70%の場合には、システム電圧は500V、閾温度は220℃等である。メモリ430には、図3、図4に示すような関数として、あるいは図6に示すようなテーブルとして、SOCとシステム電圧と閾温度との関係が記憶される。そして、ECU400内の演算部420は、メモリ430に記憶されたこのような関係を用いてEV走行モードと負荷制限を切り替える制御指令を出力する。
 図6に、本実施形態におけるECU400の処理フローチャートを示す。まず、ECU400は、デフォルトの閾温度Tthを設定する(S10)。デフォルトの閾温度Tthは、デフォルトのシステム電圧に応じて設定することが望ましく、例えばデフォルトのシステム電圧が650Vの場合に、デフォルトの閾温度Tthを180℃とする。
 次に、ECU400は、MG(2)300Bのモータ温度Tを取得する(S11)。
 モータ温度Tを取得した後、ECU400は、取得したモータ温度Tと閾温度Tthとを比較する(S12)。
 比較の結果、T>Tthでない、すなわちMG(2)300Bのモータ温度が未だ閾温度Tthを超えていない場合には、ECU400はMG(2)300Bの動力のみで走行するEV走行モードを維持すべく制御する(S13)。また、比較の結果、T>Tthである、すなわちMG(2)300Bのモータ温度が閾温度Tthを超えた場合には、ECU400は走行用バッテリ310のSOCを取得し(S14)、取得したSOCと閾SOC、すなわちSOC1とを比較する(S15)。閾SOCは、例えばS10において閾温度Tthを設定する際に同時に設定することができる。閾SOCとしてのSOC1は、例えば50%である。
 比較の結果、SOC>SOC1でない、すなわち走行用バッテリ310のSOCがSOC1以下であれば、走行用バッテリ310の蓄電量に余裕がないとして、原則通り、MG(2)300Bのモータ温度Tが閾温度Tthを超えたことを起因として、EV走行制御から負荷制限制御に移行させる(S16)。負荷制限制御では、MG(2)300Bの負荷を制限し、MG(2)300Bに加えてエンジン100の動力も併用する制御であるが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、減速機14における減速比の変更やエンジントルクの変更を伴っていてもよい。また、比較の結果、SOC>SOC1である、すなわち走行用バッテリ310のSOCがSOC1を超える場合には、走行用バッテリ310の蓄電量の余裕があるとして、ECU400は、SOCに応じてシステム電圧及び閾温度をデフォルト値から再設定する(S17)。具体的には、ECU400は、メモリ430に予め記憶されたSOCとシステム電圧と閾温度との関係を用いて、S14で取得したSOCに対応するシステム電圧及び閾温度を再設定する。再設定されたシステム電圧は、デフォルトのシステム電圧より低く、再設定された閾温度は、デフォルトの閾温度よりも高い。デフォルトのシステム電圧、閾温度をそれぞれVo、Tthoとし、再設定されたシステム電圧、閾温度をそれぞれVr、Tthrとすると、Vo>Vr、Ttho<Tthrである。
 システム電圧及び閾温度を再設定した後、ECU400は再びS10以降の処理を繰り返す。但し、S17で閾温度Tthは再設定されているため、S10における閾温度TthはS17で再設定された閾温度Tthrが用いられる。S17で閾温度が再設定されている場合、S12ではT>Tthrか否を判定することとなるため、たとえMG(2)300Bのモータ温度が高くてもEV走行制御が維持される機会が増大することになる。つまり、MG(2)300Bのモータ温度TがTthoを超えたとしても、Tthrを超えない限りEV走行制御が維持されることになる。
 以上のように、本実施形態では、走行用バッテリ310のSOCがある値以上の場合には、たとえ走行用のモータの温度がデフォルトの閾温度を超えていたとしても、システム電圧を低下させることで、EV走行モードを維持できるので、EV走行モードでの走行距離を増大させることができ、燃費を向上させることができる。特に、プラグインハイブリッド車両において、効率的に生成された電力を走行用バッテリ310に蓄電し、効率的に生成された電力をできるだけ用いたEV走行を維持することで、エネルギ効率を向上することができる。
 本実施形態において、図3、図4においてSOCとシステム電圧の関係、SOCと閾温度との関係を例示したが、他の関係も可能である。
 図7に、SOCとシステム電圧の他の関係を示し、図8に、SOCと閾温度の他の関係を示す。
 図7において、SOCがある値SOC1以下ではシステム電圧VはV1であるが、SOCがSOC1を超えるとシステム電圧VはV1よりも低いV2に設定される。また、図8において、SOCがある値SOC1以下では閾温度TthはT2であるが、SOCがSOC1を超えると閾温度TthはT2よりも高いT1に設定される。すなわち、システム電圧及び閾温度は、それぞれSOCに応じて不連続的に、あるいはステップ的に変化してもよい。
 また、本実施形態において、図6に示すように、モータ温度Tが閾温度Tthを超えた場合に走行用バッテリ310のSOCを取得している(S14)が、走行用バッテリ310のSOCは一定の制御周期で常に監視しているから、S14では、一定の制御周期で監視しているSOCをそのまま用いればよい。すなわち、S14において、SOCの取得は常にS12においてYESと判定された場合に限定されるわけではない。S15についても同様である。
 また、本実施形態において、図6に示すように、モータ温度Tが閾温度Tthを超えた場合に走行用バッテリ310のSOCに応じてシステム電圧、閾温度を設定している(S17)が、この処理はモータ温度Tが閾温度Tthを超えた場合のみに実行するだけでなく、モータ温度Tが閾温度Tthの近傍に達した場合において実行することもできる。この場合、モータ温度Tが閾温度Tthに達する前であって、モータ温度Tが閾温度Tthを超えることが予想される時点において、予めシステム電圧を低く変更するとともに、閾温度Tthを高く変更することになる。すなわち、本実施形態では、図6に示すようにモータ温度Tが閾温度Tthを超えた場合であって走行用バッテリ310のSOCがSOC1を超えている場合にシステム電圧及び閾温度を変更設定しているが、他の実施形態として、モータ温度Tが閾温度Tthの近傍に達した場合であって走行用バッテリ310のSOCがSOC1を超えている場合にシステム電圧及び閾温度を変更設定する態様も可能である。
 また、本実施形態では、図6に示すように、モータ温度Tが閾温度Tthを超えた場合に走行用バッテリ310のSOCに応じてシステム電圧、閾温度を設定している(S17)が、モータ温度Tに加えて、MG(2)300Bの周囲の気圧あるいは高度に応じてシステム電圧を設定してもよい。具体的には、高度が高くなる程、あるいは気圧が低くなる程システム電圧を相対的に低く設定し、高度あるいは気圧に応じて設定されたシステム電圧をさらにSOCに応じて変更する。高度あるいは気圧に応じてシステム電圧を変化させる技術は公知であるが、このように高度あるいは気圧に応じて設定されたシステム電圧をさらにSOCに応じて変更することで、MG(2)300Bの不具合あるいは破損を防止しつつ、EV走行距離を一層増大させることが可能であり、特に山岳路を走行する場合に有効であろう。
 さらに、本実施形態において、走行用バッテリ310のSOCがある値SOC1を超える場合であって走行用バッテリ310の蓄電量に余裕がある場合には、システム電圧を低下させるとともに、MG(2)300Bに冷却オイルを供給して冷却するための電動ポンプの仕事率を増大させて、より強力にMG(2)300Bを冷却するようにしてもよい。
 10 車両、100 エンジン、300A MG(1)、300B MG(2)、310 走行用バッテリ、400 ECU。

Claims (4)

  1.  エンジン及びモータを備えるハイブリッド車両の制御装置であって、
     前記車両は、走行モードとして、モータの温度が閾温度を超える場合にモータ負荷を制限した状態で走行するモードを備え、
     前記車両は、インバータを介して前記モータに電力を供給するバッテリを備え、前記バッテリの充電状態に応じて、前記バッテリが前記モータに供給する電圧を変更することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
  2.  請求項1記載のハイブリッド車両の制御装置において、
     前記車両は、前記モータに電力を供給する前記バッテリの充電量が大きい場合に、前記バッテリの充電量が小さい場合に比べ、相対的に前記モータへ供給する電圧が小さくなるように変更することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
  3.  請求項1、2のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置において、
     前記車両は、前記電圧を変更するとともに、モータ負荷を制限した状態で走行する閾温度も変更することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
  4.  請求項3記載のハイブリッド車両の制御装置において、
     前記車両は、前記電圧が小さくなるように変更するとともに、前記閾温度が高くなるように変更することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
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